Exceptional activated mode theory for generalized real-complex transitions
National University of Singapore(新加坡国立大学);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所)
本研究提出普适非微扰激活模式原理,将实复谱阈值转化为模式选择问题,应用于三类问题得到闭式阈值、新关联及无拓扑相变的激活切换等结果。
2026-08-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Coherently opening a high-Q cavity
我们提出了一个通用的框架,以有效地“打开"高Q谐振器,也就是说,释放的量子态最初准备在它的形式的一个旅行电磁波。这通过采用将来自谐振器的辐射相干地散射到诸如波导的一维连续模式中的中介模式来实现。同样的机制也可以用来将所需的量子场“馈送”到最初空的腔中。然后可以通过控制散射体的失谐或其在谐振器中花费的时间量来获得“打开”和“关闭”谐振器之间的切换。首先,我们介绍了其一般形式的模型,确定(i)最佳地保留完整的量子信息的谐振腔场和(ii)一个合适的品质因数,我们分析研究的系统参数的旅行模式。然后,我们讨论了基于二能级原子系综与腔场相互作用的两种可行的实现方案。此外,我们还讨论了如何将传统的腔QED与三能级原子结合起来。
2014-04-06 quant-ph
Efficient all-optical switching using slow light within a hollow fiber
我们展示了一个光纤开关,它是在对应于几百个光子每脉冲的微小能量激活。这是通过将光子和一个小的激光冷却原子系综同时限制在单模光子晶体光纤的微观空芯内,并使用量子光学技术来产生慢光传播和光束之间的大的非线性相互作用来实现的。
2009-01-03 physics.optics quant-ph
Indefinite Causal Order in a Quantum Switch
在量子力学中,事件的发生没有确定的因果顺序:在实践中,这可以通过测量因果见证来验证,就像纠缠见证验证纠缠一样。在量子开关中可以观察到不确定的因果顺序,其中两个操作以两个可能顺序的量子叠加方式进行。在这里,我们实现了一个光子量子开关,其中偏振相干控制两个操作的顺序,$\hat{A}$和$\hat{B}$,对光子的横向空间模式。我们的设置避免了早期实现的局限性:操作不能通过空间或时间位置来区分。我们证明了我们的量子开关没有明确的因果顺序,通过构建一个因果见证和测量其值是18个标准偏差超出了确定的顺序界限。
2018-11-02 quant-ph
Flux-Activated Resonant Control of a Bosonic Quantum Memory
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心);School of Automation Science and Engineering, Xi’an Jiaotong University(西安交通大学自动化科学与工程学院);Department of Physics, National University of Singapore(新加坡国立大学物理系)
本文提出了一种基于共振Jaynes-Cummings相互作用的玻色子量子记忆控制方法,实现了对高维玻色子系统的高效操控。
2026-03-11 quant-ph
Fast Electrical Control of a Quantum Dot Strongly Coupled to a Nano-resonator
利用量子限制Stark效应对GaAs光子晶体腔与InAs量子点强耦合的谐振频率进行了电控制。斯塔克位移高达0.3meV,实现了使用横向肖特基电极,在量子点的位置处创建一个本地耗尽区。我们报告切换的探测激光相干耦合到腔高达150 MHz的速度,由传输线的RC常数的限制。在相干探测系统的同时,研究了斯塔克位移与电场的耦合率和幅度。
2009-06-03 quant-ph
Microwave-activated high-fidelity three-qubit gate scheme for fixed-frequency superconducting qubits
针对固定频率超导量子比特,提出一种利用三阶非线性相互作用的微波激活三量子比特门协议,通过相位补偿优化实现超过99.9%的保真度,并抑制ZZ串扰,兼容现有架构。
2025-10-16 cond-mat.other physics.app-ph quant-ph
Creating a switchable optical cavity with controllable quantum-state mapping between two modes
我们描述了如何在金刚石型配置的四能级原子的合奏可以被应用到创建一个完全可控的两个腔模式之间的有效耦合。钻石型配置允许使用支持不同频率或不同圆偏振模式的双模腔,因为每个模式仅耦合到其自身的跃迁。该系统可用于根据需要将一个腔模的量子态映射到另一个腔模上。此外,它可以作为一个快速开放的高Q腔系统,可以很容易地和相干控制的激光场。
2019-04-23 quant-ph
Nonlinear Enhancement of Measurement Precision via a Hybrid Quantum Switch
本研究提出一种基于混合量子SWITCH的光学装置,通过相干控制离散与连续变量操作的顺序,在无光子相互作用下实现测量精度的非线性增强,最高增强因子达2317,深化了对海森堡不确定性原理的理解。
2025-06-25 quant-ph
Quantum SWITCH-induced non-Markovianity is not entirely quantum
Technion - Israel Institute of Technology(以色列理工学院);Indian Institute of Technology Goa(印度果阿理工学院)
本研究通过分析离散时间演化和开放量子系统动力学映射两个场景,证明量子SWITCH产生的记忆效应并非真正量子非马尔可夫性,需重新审视不定因果序框架的量子优势来源。
2026-08-06 quant-ph
An error-protected cross-resonance switch in weakly-tuneable architectures
在由微波脉冲激活的双量子比特门中,通过打开或关闭脉冲,量子比特的状态在纠缠模式和空闲模式之间交换。在任何一种模式下,杂散耦合的存在都会使量子比特积累相干相位误差。然而,两种模式的错误率不同,因为量子比特在每种模式中携带不同的杂散耦合强度;因此,消除一种模式的杂散耦合并不能将其从另一种模式中移除。我们建议将这样的门与可调谐耦合器相结合,并表明空闲和纠缠量子比特都可以摆脱杂散耦合。这显著增加了量子算法中的操作切换保真度。我们进一步提出了一个弱可调量子位作为最佳耦合器,使两个模式参数接近对方。这通过减少其泄漏而显著地增强了调谐过程。
2022-12-11 quant-ph
Experimental Validation of Enhanced Information Capacity by Quantum Switch in Accordance with Thermodynamic Laws
本研究实验验证了量子开关能增加热通道的信息容量且符合热力学定律,通过核磁共振方法证明该过程消耗控制系统的相干自由能,为量子热力学提供了额外资源。
2024-06-04 quant-ph
Correlations in a quantum switch-based heat engine with measurements: A proof-of-principle demonstration
Federal University of ABC(ABC联邦大学);University of Gdańsk(格但斯克大学);Universität Wien(维也纳大学);ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology(ICFO-光子科学研究所,巴塞罗那科技研究院)
该研究通过量子开关热机演示,利用纠缠态实现叠加因果顺序,提升热机效率与功输出。
2026-02-10 quant-ph
Communication through quantum-controlled noise
在最近的一系列作品中[Ebler等人,Phys. Rev. Lett. 120,120502(2018); arXiv:1809.06655v2; arXiv:1810.10457v2],已经提出因果顺序的量子叠加-量子开关-可以通过噪声信道提供经典和量子信道容量的增强,这种现象被称为“因果激活”。在本文中,我们试图澄清所谓的优势的性质,通过比较量子开关的一类过程,可以被解释为量子叠加的过程具有相同的因果顺序。我们表明,这些过程中的一些可以匹配,甚至优于量子开关在提高经典和量子信道的容量,并认为他们需要相同的资源作为开关。我们的结论与Abbott等人[arXiv:1810.09826v1]一致,即上述优势似乎归因于相干控制量子操作的能力,而不是不确定的因果顺序本身。
2019-06-21 quant-ph
Quantum switches for single-photon routing and entanglement generation in waveguide-based networks
本文提出以色散耦合于传输谐振器的量子比特作为量子开关,结合波包整形控制单光子路由,并给出确定性生成 Bell、GHZ 和 W 等纠缠态的网络协议。
2025-03-18 quant-ph
Using Quantum Switches to Mitigate Noise in Grover's Search Algorithm
本文针对去极化噪声削弱 Grover 搜索优势的问题,提出两种利用量子开关叠加信道顺序的框架,并证明延迟后选择方案可显著提高找到标记项的成功概率。
2025-05-12 quant-ph
Simultaneous bistability of qubit and resonator in circuit quantum electrodynamics
我们探讨了联合激活动力学表现出的两个量子自由度:一个腔模振荡器是强耦合到超导量子比特在强相干驱动色散制度。动力学模拟和互补测量显示了一系列参数,其中腔和量子位都表现出两个亚稳态之间的突然同时切换。这表现在腔和量子比特的整体平均振幅中,表现出部分相干抵消。耦合到transmon量子位的驱动微波腔的传输测量显示了与同时切换机制中的理论一致的详细特征。
2017-01-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interference between lossy quantum evolutions activates information backflow
QIC Group, Harish Chandra Research Institute, A CI of Homi Bhabha National Institute(量子信息组,哈里什·昌德拉研究所,霍米·巴巴国立学院成员单位)
本研究通过允许两个非马尔可夫性演化间的干涉,实现了信息回流,并展示了相干控制量子操作轨迹的优越性能和鲁棒性。
2025-12-24 quant-ph
All-Optical Routing of Single Photons by a One-Atom Switch Controlled by a Single Photon
量子网络的前景,即量子信息由光子电路中的单光子携带,长期以来一直是实现单光子全光路由的努力背后的驱动力。在这里,我们实现了这种光子电路的最基本单元:单光子激活开关,能够将光子从其两个输入中的任何一个路由到其两个输出中的任何一个。我们的设备是基于一个单一的87 Rb原子耦合到光纤耦合,基于芯片的微谐振器,是完全全光的,不需要其他领域以外的光纤单光子脉冲。控制脉冲的非经典统计数据证实,单个反射光子将开关从高反射(65%)切换到高透射(90%),每个开关事件平均约1.5个控制光子(约3个,包括线性损耗)。控制光子和目标光子都在光纤中并且实际上相同的事实使得该方案与用于量子信息处理的可扩展架构兼容。
2014-05-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Creation of macroscopic quantum superposition states by a measurement
我们提出了一种新的协议,用于创建宏观量子叠加(MQS)状态的基础上测量的量子集体变量的非单调函数。该协议的主要优点是它不需要打开和关闭系统中的非线性相互作用。我们预测该协议允许创建多原子MQS通过测量原子的数量相干耦合从两个组件(旋量)玻色-爱因斯坦凝聚体。
2008-09-15 quant-ph
Temporal-order-controlled Parrondo reversal in a periodically switched quantum walk acting on NEQR image states
Institute of Theoretical and Applied Informatics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院理论与应用物理研究所)
本文提出基于离散时间量子行走的量子图像加密方案,利用帕尔伦多悖论提升加密性能,实现高熵和低相关性。
2026-08-27 quant-ph
A quantum phase switch between a single solid-state spin and a photon
单自旋与光子之间的强相互作用是量子网络和分布式量子计算的基础。它们为纠缠分布、非破坏性量子测量和强光子-光子相互作用提供了必要的接口。在固态器件中实现自旋光子相互作用可以使紧凑的芯片集成量子线路在千兆赫带宽下工作。许多理论工作已经建议使用嵌入纳米光子结构中的自旋来实现这种高速接口。这些建议利用强的光-物质相互作用来实现量子开关,其中自旋翻转光子的状态,光子翻转自旋状态。然而,这样的开关尚未使用固态自旋系统实现。在这里,我们报告了一个实验实现的自旋光子量子开关使用一个单一的固态自旋嵌入在纳米光子腔。我们发现,自旋状态强烈调制腔反射系数,有条件地翻转皮秒时间尺度上的反射光子的偏振态。我们还证明了互补效应,从腔中反射的单个光子相干地旋转自旋。这些强的自旋光子相互作用为利用纳米光子器件实现高速量子网络和片上量子信息处理器开辟了一个有前途的方向。
2016-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherently Driven Quantum Harmonic Oscillator Battery
本文重新研究量子谐振子电池模型,通过激光驱动QHO充电器与电池相互作用,发现调谐至全局系统频率可存储更多能量,但催化无显著优势且自放电比充电快两倍,表明此类模型不稳定。
2024-01-14 quant-ph
The quantum switch is uniquely defined by its action on unitary operations
针对量子开关对非酉运算作用是否唯一的问题,证明双槽量子开关对非酉运算的自然扩展是唯一可能,其作用完全由对酉运算的作用决定,还探讨了量子过程由酉运算作用唯一确定的一般情形。
2023-11-06 quant-ph
Quantum interference in a four-level system of a $^{87}\mathrm{Rb}$ atom: Effects of spontaneously generated coherence
本文从理论上分析了$^{87}\mathrm{Rb}$原子四能级系统中的量子干涉效应和自发相干效应。对于SGC效应,我们发现在不同的耦合场和开关场强度下,由于相消干涉可以诱导出一种新的EIT通道,并且可以相干地窄化或消除非线性克尔吸收。
2010-11-10 physics.atom-ph quant-ph
Random access Bell game by sequentially measuring the control of the quantum SWITCH
本文提出随机存取贝尔博弈,并设计一种利用量子SWITCH目标与控制间初始纠缠及顺序非锐利测量的协议,可在任意多轮噪声信道作用后保证贝尔违背,且该优势仅适用于广义GHZ态而非W类态。
2025-11-06 quant-ph
Computational advantage from quantum superposition of multiple temporal orders of photonic gates
最近,人们提出了基于量子叠加原理的电路连接量子计算模型。在那里,控制量子系统可以相干地确定目标量子系统经历$N$门操作的顺序。这个过程被称为量子$N$ -开关,是几个信息处理任务的资源。特别是,它提供了一个计算优势-固定门阶量子线路-相位估计问题,涉及$N$未知的酉门。然而,相应的算法需要一个实验上不可行的目标系统尺寸(超)指数在$N$。在这里,我们介绍了一个承诺的问题,量子$N$开关给出了一个等效的计算速度与目标系统的尺寸小到2,无论$N$。我们使用最先进的多芯光纤技术,实验证明量子$N$开关与$N=4$门作用于光子偏振量子比特。这是第一次观察到的量子叠加超过$N=2$时间顺序,证明其有效的相位估计的有用性。
2021-02-09 quant-ph